[发明专利]一种压电驱动局部单点推扫的水质状态探测装置及其推扫方法

说明书

本发明公开了一种压电驱动局部单点推扫的水质状态探测装置及其推扫方法，包括设置在水面运载平台上的多轴旋转支架，其还包括压电陶瓷驱动阵列及光学单点探测器，所述压电陶瓷驱动阵列由若干中心对称布置的压电陶瓷驱动器垂直阵列而成，并形成于机械外壳内，所述光学单点探测器与压电陶瓷驱动阵列之间通过承压板连接；所述承压板与光学单点探测器固定连接，与压电陶瓷驱动阵列的机械外壳柔性连接，且压电陶瓷驱动阵列的机械外壳固定在多轴旋转支架上。其既实现了水质状态局部单点检测，又通过数据采集存储后进行集中处理，对水面漂浮物与近岸水域暗礁的检测与识别，避免了水质检测装置在自主移动时触礁，防止了安全事故发生。

技术领域

本发明涉及一种水质状态探测装置及其方法，特别涉及一种压电驱动局部单点推扫的水质状态探测装置及其推扫方法，属于特种智能装备的状态监测技术领域。

背景技术

目前水质监测装置在水文环境、农业、渔业、质检监测等方面应用极为广泛，是检测水质状态的主要装备。而用于水质监测的传感器也品类极多，常用的水质传感器包括ORP传感器、浊度传感器、PH传感器、电导率传感器以及余氯传感器等，不同行业的水质检测需求也千差万别，所需要检测出的水质参量也各不相同，因此也需要配备不同的传感器。

这样所带来的问题就是：使得检测设备配置工作繁杂，还需要配置或携带额外的通信/电源的通信及接口，较难实现单一设备的多变量水质状态监测。此外，利用常规水质传感器对开阔水域进行水质检测需要借助船只或者搭建特定的水域观测站，需要繁重的装备设计与制造过程；同时，由于装备繁乱给集成系统的小型化增加了一定难度。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种压电驱动局部单点推扫的水质状态探测装置及其推扫方法，其不仅能够实现水质状态的局部单点监测，而且可以通过数据采集存储后进行集中处理；同时又能进行水面漂浮物与近岸水域暗礁的监测与识别，避免水质检测装置在自主移动时触礁，防止安全事故发生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，一种压电驱动局部单点推扫的水质状态探测装置，包括设置在水面运载平台上的多轴旋转支架，其还包括压电陶瓷驱动阵列及光学单点探测器，所述压电陶瓷驱动阵列由若干中心对称布置的压电陶瓷驱动器垂直阵列而成，并形成于机械外壳内，所述光学单点探测器与压电陶瓷驱动阵列之间通过承压板连接；所述承压板与光学单点探测器固定连接，与压电陶瓷驱动阵列的机械外壳柔性连接，且压电陶瓷驱动阵列的机械外壳固定在多轴旋转支架上。

本发明的多轴旋转支架用于本发明装置的机械安装与坚固，可在复杂水面波动的情况下实现光学探测的机械防抖；所述多轴旋转支架安装在水面运载平台上，并与所述压电陶瓷驱动阵列的机械外壳连接。

所述压电陶瓷驱动阵列用于精确控制光学单点探测器的高频推扫运动，各陶瓷驱动器控制电子控制实现高频推扫运动的同步，压电陶瓷驱动阵列与承压板相互作用，承压板与所述光学单点探测器进行机械坚固连接。

所述光学单点探测器用于进行水质状态的单点检测，主要包括主控MCU、MEMS光谱探测芯片及配套光学透镜等部分组成。所述主控MCU主要进行MEMS光谱探测数据定时采集，并进行水质状态的光学单点分析；所述的MEMS光谱探测芯片用于探测特定光谱，所述的光学透镜配合MEMS光谱探测芯片进行光谱探测。

所述的主控MCU通过SPI总线与MEMS光谱探测芯片相连接，MEMS光谱探测芯片又与光学透镜相连接。同时，所述的主控MCU还与压电陶瓷驱动阵列相连接，用于同步采集压电陶瓷驱动的推扫运动曲线及对应的光谱信息。

同时，本发明还提供了一种基于该装置的推扫方法，包括以下步骤：

(1)将压电陶瓷驱动阵列及光学单点探测器通过多轴旋转支架固定在水面运载平台上；

(2)水面无波动时，检测所述压电陶瓷驱动阵列输出的压电推扫曲线模型，用于后续同步校正与关联，同时将光学透镜的光学参数进行校正，获取包括焦距f在内的校正参数；